中國歷代對物理的認識

基本介紹

• 中文名：中國歷代對物理的認識
• 外文名：The understanding of the physical China
• 時間：——公元前771年
• 出處：《管子·地數》

夏以前、夏、商、西周

(——公元前771年)

西安半坡村等仰韶文化遺址出土了許多尖底汲水陶罐。這種陶罐兩側繫繩，空時傾斜，將滿時直立，水盛滿時自動傾覆，表明當時在實踐中對於物體的重心與平衡已有一些初步的認識。商代我國人民已能製造石磬和成套的銅鐃等樂器，經過對河南安陽大司空村出土的商代後期的銅鐃的研究，推測當時已具有十二音律中的九律，並已有了五度諧和的觀念。

商周間我國已有"五行說"和"陰陽說"。"五行說"認為世界萬物都是由金、木、水、火、土五種基本物質元素所組成，"陰陽說"認為萬物發展變化的原因是"陰"、"陽"兩種相對抗的力量，這是我國古代具有樸素唯物主義和樸素辯證法因素的關於物質構成和變化學說。

周代我國人民已使用"陽燧"（亦稱"夫燧"，即凹面鏡）聚焦陽光取火，這是人類最早利用太陽能的一種方法。

春秋、戰國

(公元前770年——公元前221年)

《管子·地數》載："山上有慈石（即磁石）者，其下有銅金。"這是世界上有關磁石的最早記載之一，說明春秋戰國時我國人民對磁石的性質已有了一些了解。

《管子·地員》記載了我國古代人民在音樂實踐中創造的計算音程以確定五音的"三分損益法"，這是我國古代樂律史上的重要成就。

公元前四世紀，戰國時名家提出了樸素的極限概念和物質無限可分的思想："一尺之棰（chui，短棍），日取其半，萬世不竭。"名家還提出關於運動的物體又動又不動的辯證關係的看法。

公元前四一前三世紀，墨家的著作《墨子》在物理學方面有許多重要成就。《墨經》中有關於力、力系的平衡和槓桿、斜面等簡單機械的論述；記載了關於小孔成象和平面鏡、凹面鏡、凸面鏡成象的觀察研究，首先提出光是直線前進的觀點，是世界上最早的幾何光學著作之一；《墨子·備穴》還載有固體傳聲和共鳴現象的套用等聲學知識。

《墨經》中提出了我國古代的樸素的原子（"端"）的概念以及樸素的時間（"久"，即宙）和空間（"宇"）的概念。

戰國時的《莊子·徐無鬼》中有關於聲音共振現象的記載。

春秋末年我國人民已使用天平和砝碼。湖南長沙春秋末至戰國間的楚墓中出土了大量天平和砝碼。

春秋戰國時期我國出現了一些樸素唯物主義的關於世界物質具有統一的本源的思想。《管子·水地》提出水是萬物之源。荀況認為世界萬物的總根源是"氣"。關於物質性的"氣"的學說對我國古代自然觀的發展有很大的影響。荀況還提出了"天行有常"（即自然界的運動都有它的客觀規律）的觀點和"制天命而用之"的光輝思想，尖銳地批判了天命論。

戰國末期，《韓非子·有度》中載有"先王立司南端朝夕"，這是關於"司南"的最早記載。《鬼谷子·謀》中也有"鄭人之取玉也，載司南之車，為其不惑也"的記載。"司南"是指示方向的器具。

公元前239年我國有關於磁石吸鐵的記載："慈石召鐵，或引之也。"這是世界上關於磁石吸鐵的最早記載之一。

秦、漢

(公元前221年——公元220年)

秦始皇統一全國度量衡，對我國古代的生產和科學技術的發展起了重要作用。當時採用商鞅方升作為標準量器，標準量器的製作和檢定已相當精確，對現存的量器的測定表明，誤差在1%以內。

我國人民很早就把度量衡和音律聯繫起來。《漢書·律曆志》載有以固定音調的竹管樂器的管長為長度標準以及以管的容積和管內所能盛的粟的重量作為容量和重量的標準。

公元前二世紀的《淮南萬畢術》中載有我國關於透鏡聚焦的最早記載。《淮南萬畢術》中還有關於人造磁體的最早記載以及磁體同性相斥的記載。

西漢時我國已有原始的潛望鏡的記載。西漢時我國人民對運動的相對性原理已有一定的認識，西漢末的《尚書緯·考靈曜》中載："地恆動不止而人不知，譬如人在大舟中閉牖（音有，窗）而坐，舟行而人不覺也。"

西漢末年，我國已有關於摩擦生電和尖端放電現象的記載。《春秋緯·考異郵》中載有，經過摩擦的玳瑁能夠吸引細小的物體，《漢書·西域傳》中載有：金屬制的矛的尖端放電的現象。

東漢王充的《論衡·是應》中有司南勺的記載。河南南陽東漢墓出土的石刻上有司南勺的圖畫。司南勺是指南針的前身。磁性指示方向器具的發明是我國古代人民的重大貢獻。

王充對聲音的產生和傳播已有了初步的認識，他在《論衡》中提出人聲在氣中的傳播和在水波相似的觀點。

王充在《論衡》中發揮了關於物質性的"氣"的學說，他認為，天地萬物都是由物質性的陰陽二氣交感變化而產生的。他還提出"天地不生故不死，陰陽不生故不死"，這已包含了樸素的物質不滅思想和時間無限的思想。王充的唯物主義自然觀對東漢以後自然科學的發展有一定的影響。

東漢王符（生卒年代不詳）明確地指出人的眼睛能看見物體是由於物體受到光的照射。

東漢時我國人民已套用虹吸管引水。

隋、唐、五代

(公元589年——公元960年)

唐初，孔穎達（公元574-648年）在《禮記註疏·月令》中說明了虹的成因。他說："若雲薄漏日，日照雨滴則虹生。"唐代中葉的張志和（生卒年代不詳）在《玄真子》卷下中說："雨色映日而為虹。""背日噴乎（呼）水成虹霓之狀。"

唐代柳宗元（公元773-819年）和劉禹錫發展了唯物主義的自然觀。柳宗元在《天對》中說："東西南北，其極無方。""無中無旁。"在《非國語·三川震》中說；"天地之無倪（無邊），陰陽之無窮。"即宇宙既沒有邊界也沒有中心，是充滿著矛盾，變化無窮的整體。劉禹錫在《天論》中說："萬物之所以為無窮者，交相勝而已矣，還相用而已矣。"即萬物的無窮的運動變化是由於萬物之間的相互矛盾和相互依存的樸素辯證法觀點。他還提出"空者，形之希微者也。"即認為空間充滿著物質，不存在沒有物質的"虛空"的樸素唯物主義空間觀。

宋、遼、金、元

(公元前960年——公元1368年)

北宋初年楊億（公元974一1020年）的《楊文公談苑》中記載了天然晶體的色散現象：“嘉州峨嵋山有菩薩石，人多收之，色瑩白如玉，如上饒水晶之類，日射之有五色，……”（《楊文公談苑》已佚）

公元1044年，北宋曾公亮（公元998一1078年）主編的《武經總要》前集卷15中所記載的“指南魚”的製作方法，是世界上關於利用地磁場進行人工磁化的最早記載，記載表明當時在實踐中已知道利用地磁的傾角。歐洲到公元1544年德國人哈特曼（GeorgeHartmann）才發現地磁傾角。

北宋張載在《正蒙·太和》中說：“太虛不能無氣，氣不能不聚為萬物，萬物不能不散而為太虛。”他的“虛空即氣”的學說發展了樸素唯物主義的空間觀並且包含了樸素唯物主義的物質不滅思想。張載在《正蒙·參兩》中說：“凡圓轉之物，動必有機，既謂之機，則動非自外也。”即認為萬物運動的原因在於它的自身。他還認為萬物的變化是陰陽二氣“相兼相制，欲一之而不能”的結果。公元1070年，北宋王安石（公元1021一1086年）在《洪範傳》中發展了唯物主義的“氣”的學說，他不僅認為“氣”構成萬物（“生物者，氣也。”），萬物的發展變化是無窮的（“往來乎天地之間而不窮者也。”），他還認為萬物發展變化的原因是“其中有耦”（耦即偶，對立面），並且“耦之中又有耦焉，萬物之變遂至於無窮”。

北宋沈括的《夢溪筆談》中載：“方家以磁石磨針鋒，則能指南，然常微偏東，不全南也。”這是關於利用天然磁體進行人工磁化以及地磁偏角的最早記載。西方到公元1205年法國人古約（Guyotdeprovins）才記載了用同樣方法製造指南針，公元1492年義大利人哥倫布（ChristopherColumbus）才發現地磁偏角。在《夢溪筆談》卷24中，沈括還記載了指南針的四種裝置方法。

《夢溪筆談》中載有：“陽燧面窪，向日照之，光皆聚向內。離鏡一、二寸，光聚為一點大如麻菽，著物則火發，此即腰鼓最細處也。”這是關於凹面鏡焦點的最早的明確描述。歐洲到公元1267年英國人培根（RogerBacon）才發現凹面鏡的焦點。

公元1119年，北宋朱彧（yu）在《萍洲可談》中第一次記載了指南針用於航海：“舟師識地理，夜則觀星，晝則觀日，陰晦觀指南針。”我國是世界上最早套用指南針於航海的國家，西方公元1190年英國人納肯（AlexanderNeckam）才有指南針用於航海的記載。

南宋趙友欽（生卒年代不詳）著的《革象新書》“小罅光景”中記載了他所作的光學實驗，對視角、光的直線傳播和照度有所研究，通過實驗得出小孔成象的規律等的正確結論。他採取改變各種條件的方法來觀察物理現象以尋找規律，這在當時是很可貴的。

明、清鴉片戰爭以前

(公元前1368年——公元1840年)

公元1584年，明代朱載（yu）（公元1536-1614年）的《律呂精義》出版。這是世界樂律史上的重要著作。朱載經過精密計算和科學實驗，創造了"新法密律"，用等比級數平均劃分音律，即近代樂器上通用的"十二等程律"。歐洲1636年法國人默森（MarieMersenne）才提出十二等程律。公元1637年，明末宋應星（約公元1578年-？）在《論氣·氣聲》中對聲音的產生和傳播作出了合乎科學的解釋，他認為聲音是由於物體振動或急速運動衝擊空氣而產生的，聲音是通過空氣來傳播的，同水波相類似。

宋應星在《論氣·形氣化》中論述了樸素的物質不滅思想，他認為一粒種子長成一棵樹以至樹被燒成灰燼，即是物質從"氣"化成"形"而又從"形"化為"氣"的過程，並不是無中生有和有歸於無。明末清初，王夫之進一步發展了唯物主義的"氣"的學說，更加明確地論述了物質不滅的思想。他認為象柴燃燒後，水蒸發後，都轉化成為其他物質形態，物質本身並沒有消滅。他還提出萬物"方動即靜，方靜旋動，靜即含動，動不捨靜"（《思問錄·外篇》）的觀點，即是說因為構成萬物的"氣"永遠處於運動之中，所以萬物的靜止狀態只是相對的，靜止只是運動的一種形態。

公元1652年左右，明末清初的方以智（公元1611-1671年）在《物理小識》卷2中說："宙（時間）輪於宇（空間），則宇中有宙，宙中有宇。"也就是提出了時間和空間不能彼此獨立存在的時空觀。方以智在《物理小識》卷1中正確地解釋了蒙氣差（即大氣折射）現象。

清初民間光學儀器製造家孫雲球（約公元1628-1662年）曾製造過放大鏡、顯微鏡等幾十種光學儀器，並著有《鏡史》（已佚）。清代黃履莊也曾製造過探照燈（"瑞光鏡"）（清·戴榕：《黃履莊小傳》，載張潮編：《虞初新志》卷6）。歐洲公元1779年俄國人才製成探照燈。

公元1695年，清初劉獻庭的《廣陽雜記》卷1中寫道："磁石吸鐵，隔礙潛通，……唯鐵可以隔之耳。"這是我國關於磁禁止的最早記載。

約公元1835年，清代鄭復光（生卒年代不詳）著《鏡鏡（ling）痴》。這是我國古代一部較有系統的光學著作，對物體的顏色、透鏡原理以及三稜鏡、望遠鏡等光學儀器的製造有所論述。

公元1796-1820年間，清代女科學家黃履（生卒年代不詳）曾製造"寒暑表"和"千里鏡"。"千里鏡於方匣上布鏡四，就日中照之，能攝數里之外之影，平列其上，歷歷如繪。"即一種望遠鏡與取景器相結合的裝置，也就是現代照相機的前身。